装甲车辆电气设备虚拟维修训练系统

立体显示功能 搭载立体显示设备，呈现立体 3D 效果， 增强受训人员的沉浸感。 1． 2 系统体系结构和组成
在分析系统功能的基础上，根据虚拟维修训练系统的开 发特点，设计系统总体结构如图 1 所示。
系统包含四个模块： 虚拟训练模块、监控管理模块、后台 管理模块和立体显示模块。依据这四个模块，建立监控端、用 户端和开发端应用程序，监控端与用户端之间通过 TCP / IP 协 议进行通信。
表 2 装备数据库表
表名 Main Resource Object Structure Object Animation Global Animation Camera
Virtools 软件是以面向对象的方式组织所有元素，实现交 互的基础机制是行为模块（ Building Blocks） ，其功能相当于图 形化的函数。开发人员只需要拖拽所需的行为模块进行组 合，就可以创建复杂的交互程序。Virtools 5． 0 附带了三类播 放器： 3DVIA Player、3D Office Player、3D XE Player，它们极大 地扩展了 Virtools 的应用范围。其中 3D XE Player 可以作为 ActiveX 控件，方便地嵌入到基于． NET Framework 开发的应用 程序中，同时包含了丰富的控件方法。这些控件方法相当于 XML 的行为模块，利用这些方法可以调用、驱动 Virtools 交互 程序。
第 31 卷增刊 1 2011 年 6 月
计算机应用 Journal of Computer Applications
Vol． 31 Suppl． 1 June 2011
文章编号： 1001 － 9081（ 2011） S1 － 0199 － 03
装甲车辆电气设备虚拟维修训练系统
张豫南1 ，黄 涛1 ，田 鹏1 ，郭文涛1 ，姚亮亮2
本系 统 是 基 于． NET Framework，利 用 C # 编 程 所 开 发。 ADO． NET 作为． NET Framework 的一部分，提供了对关系型、 XML 和应用程序数据库的访问。ADO． NET 常用的有 3 种数 据提供程序： 1） 使用 SQL Server 数据提供程序； 2） 使用 OLE DB 数据提供程序； 3） 使用 ODBC 数据提供程序。本文中使用 OLE DB 数据提供程序连接到 Access 数据库。根据系统要 求，设计了装备数据库表，如表 2 所示。
1． 1 系统功能 根据装甲车辆电气设备维修手册、教学大纲以及维修保
障人员对系统的要求，确定系统的功能如下： 虚拟训练功能 包括装甲车辆电气设备的维修教学、练
习与考核，实现对电气设备的拆卸装配、故障检测及排除等操 作。
监控管理功能 包括用户管理、操作过程监控、训练成绩 评定等。
后台管理功能 主要对装备数据库进行管理，完成系统 资源的添加、删除、修改等操作。
装甲车辆电气设备种类繁多、结构复杂，所以对维修人员 的技能提出了更高的要求。在传统的电气设备维修训练中， 大多采用书本教材、挂图结合实装的方式，但这种方式存在诸 多问题：
1） 结合实装维修训练，由于装备数量和训练场地有限， 受训人员的数量和操作时间难以保证，训练效率低下；
2） 分解、结合是电气设备维修的一项重要内容，结合实 装操作练习，容易造成对设备的损坏；
图 2 二次开发过程
事件处理器针对不同类型的数据，定义了不同名称的文 本文件，表 1 中描述了几个重要的文本文件。
表 1 几个重要的文本文件
文本文件 startpath． txt part． txt action． txt systemconfig． txt tarray． txt
内容
模型的路径、名称信息 模型零部件名称、代号、所属代号等信息 模型动作信息 训练模式信息 模型显示设置信息
C#是微软公司专门为． NET Framework 开发的编程语言， 它继承了 C / C + + 强大的功能，又结合了 VB 的易用性。因
此，本系统是在 C#程序中使用 3D XE Player 控件调用、驱动 Virtools 交互程序。
Virtools 交互程序主要完成电气设备维修操作过程仿真， 由于装甲车辆电气设备种类较多、结构复杂，所以 Virtools 交 互程序的可重用性至关重要。
2． 2 基于 Access 的数据库开发 目前，数据库技术在各类虚拟维修训练系统中得到了广
泛的应用，它对提高系统的通用性具有重要的意义。在装甲 车辆电气设备虚拟维修过程中，存在着大量的装备模型数据， 这些数据若放在程序中会造成程序开发工作量大，管理不便。 建立装备数据库，系统只需与数据库连接，便可读取具体的模 型数据，这不仅简化了系统开发的工作量，也可解决系统通用 性的问题。
虚拟训练模块是系统的主要功能模块，其核心是事件处 理器。事件处理器是建立在用户端程序与 Virtools 交互程序 之间的一种通信机制，Virtools 交互程序利用行为模块 Array Load 接受来自用户端程序的各种事件，同时利用 Array Save 行为模块将记录下来的维修操作事件发送给用户端程序，以 供监控管理模块按记录评定成绩。Web Browser 控件主要是 调用、查看 HTML 格式的维修学习文档。页面之间的跳转和 搜索、查询等功能都是由 HTML 语言实现。
( 1． Department of Control Engineering，Academy of Armored Forces Engineering，Beijing 100072，China; 2． Military Representative Office at 617th factory， Armored Force Military Representative Administration，Baotou Nei Mongol 014032，China)
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计算机应用
2011 年
图 1 系统总体结构
用户端由维修训练人员使用，它包括虚拟训练模块和立 体显示 模 块。立 体 显 示 模 块 主 要 利 用 NIVIDA 公 司 的 3D Vision 技术，配合使用支持 3D Vision 的投影机及立体眼镜， 将维修视景立体显示，这样可以使得训练人员沉浸在维修视 景中，维修过程的真实感增强。
Key words: Virtools; C#; electrical equipment; virtual maintenance training system; secondary development
0 引言
1 系统总体设计
虚拟维修训练系统（ Virtual Maintenance Training System， VMTS） 是一种有效的训练手段［1］。随着我军装甲车辆战术、 技术性能的不断提升，车载电气设备日益增多，并已成为装甲 车辆的主要系统之一。
Abstract: By the way of jointly developing in using Virtools 5． 0 and Visual C # 2008 software platform， with a certain type of electrical equipment of armored vehicles， establish a prototype of virtual maintenance training system for electrical equipment of armored vehicles was established． The function， structure and composition of the system were described， and focus on the realization of the key technology of the system were highlighted including the secondary development based on Virtools， database development based on Access， disassembly sequence description based on Project．
2 关键技术
虚拟维修训练系统，在通用性、可扩展性和交互性方面有 较高的要求，因 此 采 用 了 一 些 新 的 方 案 与 技 术 开 发 本 系 统。 主要有： 基于 Virtools 的二 次 开 发、基 于 Access 的 数 据 库 开 发、基于 Project 的维修序列描述。 2． 1 基于 Virtools 的二次开发
监控端由训练管理人员使用，它实质上是系统的监控管 理模块，负责接受用户端的登录，监控用户操作过程，评定用 户训练成绩等。
收稿日期： 2011 － 01 － 20。 作者简介： 张豫南（ 1961 － ） ，男，江苏南通人，教授，主要研究方向： 车辆电子综合化； 黄涛（ 1989 － ） ，男，江西吉安人，硕士研究生，主要研 究方向： 电力电子与电力传动； 田鹏（ 1984 － ） ，男，河北保定人，博士研究生，主要研究方向： 电力电子与电力传动。
3） 电气设备常见的故障很多，受训人员大多只能从书本 上抽象理解，在实装上很难进行操作故障检测及排除的训练；
4） 电气设备更新换代较快，新设备功能结构复杂，造价 昂贵，难以全面部署，造成维修训练工作严重滞后，从而影响 装备维修力的快速形成。
虚拟维修训练系统可以解决传统维修训练中的诸多问 题，极大地提高训练效率，对培养高技能的维修保障人员、提 高部队战斗力具有重要意义。因此，本文主要利用 Virtools 5． 0及 Visual C# 2008 软件平台联合开发的方式，建立装甲车 辆电气设备虚拟维修训练系统。
为了实现 Virtools 交互程序的可重用性，本文利用 C#程 序对 Virtools 交互程序进行二次开发，其核心是利用 C#程序 建立的事件处理器。程序具有可重用性的关键在于将其中的 各类数据分离出来。事件处理器的作用是建立 Virtools 交互 程序与交 互 所 需 数 据 的 联 系，主 要 利 用 了 行 为 模 块 Array Load 的功能特性。在 Virtools 中，利用 Array 来保存数据，而 行为模块 Array Load 的功能是读取数据，它所支持的数据格 式是文本文件（ * ． txt） 。因此，实现 Virtools 交互程序二次开 发的过程如图 2 所示。